高校供電保障工作的探索與實踐——以南方科技大學為例

馬 兵

高校供電保障工作的探索與實踐——以南方科技大學為例

馬 兵

[南方科技大學]

供配電系統(tǒng)對于科研型高校來說是十分重要的基礎(chǔ)性設施。其可靠性直接關(guān)系到高?？蒲?、教學、學術(shù)交流等日常工作是否可以正常開展。南方科技大學作為高等教育體制改革的試驗場，通過短短十年時間發(fā)展為“雙一流”學科建設高校，其供電設施的建設和保障工作在國內(nèi)高校中具有一定的普遍性和特殊性。建校十年來，南方科技大學的供配電系統(tǒng)一直處于建設、改造和保障工作交織的狀態(tài)。其供配電系統(tǒng)也出現(xiàn)過因臺風、外部電纜故障等造成的大范圍和長時間停電事故。因此南方科技大學的工作人員一直在進行供電保障工作的探索和實踐，從制度和設備管理的角度出發(fā)、根據(jù)學校建設和運行情況來分析問題、制定整改策略和規(guī)劃目標，從而提升供電系統(tǒng)的可靠性，并建立健全供配電保障體系。

科研型高校；風險識別與分析；供配電保障

一、供配電系統(tǒng)基本情況

南方科技大學一期、二期建筑物共90棟，建筑面積862069.3㎡。校內(nèi)供電采用分散式供電方式，有10kV高壓開閉所4座，10kV外電源進線12條（如圖1），供電總?cè)萘?4000kVA；配電變壓器共計78臺，配電總?cè)萘?9755kVA；應急發(fā)電機20臺，發(fā)電機總裝機容量15000kVA。校園三期建設也正在進行中，供配電系統(tǒng)規(guī)模將進一步擴大。

圖1 南方科技大學高壓供電系統(tǒng)圖

二、校內(nèi)供電系統(tǒng)的特點

（一）用電量大、外電源進線多，高壓系統(tǒng)供電網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)復雜。

學校建設初期由于各種原因未能建設學校自己的總變電站，截止目前所有10kV外電源均來自電網(wǎng)所屬的變電站。校內(nèi)供電系統(tǒng)10kV外電源進線共計12條，10kV線路共計66條。隨著三期校園建設10kV外電源進線預計會增加到25條。學校年用電量約1.4億度，電費約9965萬元，位列廣東省高校第一。

（二）實驗室用電負荷增長較快，部分早期實驗樓變壓器預留容量不足、用電緊張。

學校正處在高速發(fā)展期，實驗室空間需求不斷增加，很多辦公用房也改為實驗室。很多樓在設計初期是按試驗和辦公來考慮，有一半面積屬于辦公室。隨著學校引進大量工科科研團隊，由于實驗室不夠用，將大量辦公室改為實驗室。實驗室用電一直在高速增長，現(xiàn)有供電系統(tǒng)在部分區(qū)域一直處于用電緊張的狀態(tài)，變壓器負載率居高不下。

（三）大部分需要重點保障的重要實驗室沒有雙電源。

校園建設過程中由于建設經(jīng)費問題，大部分實驗室未配置雙電源、不間斷電源或?qū)Ｓ脩卑l(fā)電機。校內(nèi)生物實驗室、超低溫冰箱、數(shù)據(jù)機房、計算機集群等在運行過程中設備均不能停電。在單路電源的情況下，設備、電纜發(fā)生故障停電后無法在短時間內(nèi)恢復供電，在停電檢修期間也無法給一些需要保障的實驗室進行應急供電。

（四）重要接待、重大活動和重要會議用電可靠性要求較高。

學校每年會承辦大量國際性、全國性、省級、市級重大活動、重要接待和學術(shù)會議，大部分會議室和活動場所也未配置雙路電源活動，會議期間供電保障的壓力巨大。保障工作必須要做到萬無一失，但部分供電備用設施配置不足，需要進行改造來增加供電保障的技術(shù)手段。

（五）供配電系統(tǒng)自動化程度較低，沒有統(tǒng)一的集中控制和監(jiān)視平臺。

目前全校81間配電房分布比較廣，但是沒有統(tǒng)一的電力自動化監(jiān)視和控制平臺。系統(tǒng)發(fā)生故障后，不能快速定位故障和停電區(qū)域，也不能提前對異常情況進行判斷。這不利于掌握整個供電系統(tǒng)的實時運行情況和發(fā)生意外停電后的應急搶修。

保障供電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行以及故障后的應急搶修和供電恢復是一項艱巨的任務。供電系統(tǒng)是一個由高低壓開關(guān)、電纜、變壓器、配電箱等諸多設備組成的整體，系統(tǒng)內(nèi)各組成部分存在著各種不確定的風險，都影響著供電系統(tǒng)的整體可靠性。因此需要對現(xiàn)有的供電系統(tǒng)進行風險識別和分析，并制定相應的整改措施。

三、校內(nèi)供電系統(tǒng)風險的識別與分析

根據(jù)南方科技大學供電系統(tǒng)由“校主管部門+第三方物業(yè)公司”運維管理的模式，邀請學?？倓障到y(tǒng)、第三方物業(yè)公司、供電局相關(guān)教授及專家組成專家組，分別從管理、設備、運行三個方面進行供電系統(tǒng)的風險識別與分析。經(jīng)過專家組交流討論，并匯總整理專家意見，最終提煉出南方科技大學供電保障體系的主要風險類型、因素及分析，詳見表1。

表1 南方科技大學供電系統(tǒng)風險識別和分析匯總表

四、供電系統(tǒng)風險和隱患的整改

根據(jù)專家組給出的風險和隱患結(jié)果，分別從以下三個方面進行整改。

（一）管理風險的整改

針對管理風險。一方面，學校成立設施設備維護辦公室，負責管理全校公用設施設備的運行與維護，招聘多名具有豐富現(xiàn)場工作經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)人員，目前已有5名具有機電、電氣專業(yè)高級工程師或工程師職稱的管理人員；另一方面，對物業(yè)工程部的管理構(gòu)架進行了調(diào)整，增加強電專業(yè)工程師崗位，并增加針對重要活動和會議的應急保障組。重大活動保障現(xiàn)場如圖2。

圖2 重大活動供電保障現(xiàn)場

（二）運行風險的整改

1.學校設備房較分散，設備巡檢區(qū)域較廣，全校設備沒有統(tǒng)一編號，高壓供電網(wǎng)絡較復雜，容易出現(xiàn)誤操作事故。物業(yè)工程部根據(jù)供電局設備編號原則結(jié)合自身系統(tǒng)的特點，對全校73間配電房、301臺高壓開關(guān)柜、78臺變壓器進行了統(tǒng)一雙重編號（設備名稱+數(shù)字編號，如圖3），繪制系統(tǒng)圖并制作了統(tǒng)一的編號牌，方便維護和管理。

圖3 校內(nèi)系統(tǒng)圖及設備雙重編號

2.針對操作票填寫、審核、簽發(fā)流程不規(guī)范，倒閘操作監(jiān)護不到位的問題。學校建設了“高壓供電系統(tǒng)防誤操作閉鎖系統(tǒng)”，該系統(tǒng)可以提前在系統(tǒng)內(nèi)模擬高壓設備的操作流程，經(jīng)系統(tǒng)效驗無誤后，可自動生成操作票。同時電子操作票導入電腦鑰匙，現(xiàn)場操作時通過電子鑰匙逐步解鎖需要操作的設備，避免了因人為失誤造成的誤操作事故。該系統(tǒng)建設共安裝防誤主機一套、12位接電線管理柜一臺、解鎖鑰匙管理機一套、設備鎖具1200多個、接電線閉鎖樁400多個（如圖4）。

圖4 高壓供電設備防誤操作閉鎖系統(tǒng)

（三）設備風險的整改

1.針對老舊實驗室電纜溝預留不足的問題，學校進行了實驗室戶外電纜溝改造項目。新擴建戶外電纜溝140多米，解決了因電纜溝預留空間不足造成溫度過熱和擴容電纜路徑不通的問題（如圖5）。

圖5 戶外低壓電纜溝改造前與改造施工中

2.針對部分重要會議室、實驗室為單回路供電的問題?？紤]到學校后勤經(jīng)費不足，學校針對主要矛盾，對重要的會議室和個別重要實驗室進行了雙電源改造，在部分實驗室裝設了由應急發(fā)電機供電的小功率應急插座，共安裝配電箱75個、敷設各規(guī)格電纜2105米，實現(xiàn)重點保障場所雙路電源供電（如圖6）。其中國際會議中心，不但實現(xiàn)了照明、會務、網(wǎng)絡設備的雙電源供電保障，還可以通過外接應急發(fā)電車實現(xiàn)會議中心含中央空調(diào)系統(tǒng)在內(nèi)共計1200kW用電負荷的保障。

圖6 會議中心改造及發(fā)電車應急保障

3.由于學校為分期、分標段建設，校內(nèi)的電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)較分散，每個建設標段為一個系統(tǒng)。收費、電量計量、電力數(shù)據(jù)采集總共十多套系統(tǒng)。要將這十幾套系統(tǒng)統(tǒng)一為一個平臺，其工程量比較大，所需費用也是千萬級的，這與新建一套平臺系統(tǒng)的工作量幾乎一致。為了方便對供電設施設備進行管理，學校建設了能源監(jiān)控室，將眾多系統(tǒng)集中在一起進行管理（如圖7）。但集中管理過程中因為系統(tǒng)眾多、數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，調(diào)取數(shù)據(jù)需要在不同的平臺進行操作，后續(xù)計劃根據(jù)經(jīng)費情況分批對系統(tǒng)進行整合。

圖7 校能源監(jiān)控室

4.針對部分區(qū)域變壓器負載率過高的問題，學校籌集資金在用電需求較大、變壓器負荷率居高不下的區(qū)域進行了擴容改造。通過新建和改造高壓供電網(wǎng)絡，陸續(xù)新引入10kV電源進線5條，新建高壓開關(guān)柜47臺，新增可用供電容量35000kVA；新增變壓器5臺，新增容量共計8200kVA。圖8是學校自行擴建的開閉所及配電房。

圖8 新建高低壓配電房

五、下一步需要繼續(xù)開展的工作

（一）開展實驗室應急電源建設工作。

實驗室是供電保障工作中非常重要的保障對象。實驗室內(nèi)有大量需要不間斷供電的儀器，一旦突發(fā)停電將造成不可挽回的損失，例如冷凍電鏡、大型數(shù)據(jù)機房、大型計算平臺、超低溫冰箱、負壓生物實驗室等。但是由于經(jīng)費問題，大部分實驗室在建設初期未能配置雙電源、UPS（不間斷供電設備）或應急發(fā)電機，設備或電纜故障造成意外停電后無法短時間內(nèi)恢復。因此后續(xù)在經(jīng)費允許的情況下，將分批對實驗室進行應急保障電源的建設。

（二）對全校電力自動化系統(tǒng)進行整合。

推進電力自動化系統(tǒng)平臺整合，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)進行實時監(jiān)控、故障預警和應急故障處理，實現(xiàn)校內(nèi)統(tǒng)一的電力集中監(jiān)控和調(diào)度，提高供電系統(tǒng)保障水平和應急故障處理時間。

（三）配置移動應急發(fā)電機、UPS不間斷電源等應急保障設備。

目前,實現(xiàn)高可靠性供電的途徑大體上有兩條:一條是采用多路市電供電或采用應急發(fā)電機作為后備電源,來保證供電可靠性，如雙電源切換系統(tǒng)。這樣,可以把供電可靠性由每路的99%提高到99.99%。另一個提高供電可靠性的途徑是采用UPS不間斷電源。UPS采用蓄電池把能量儲存起來。當市電不足或中斷時,由逆變裝置將儲存的能量轉(zhuǎn)換為交流電,輸出為負載供電。這種裝置,可以使供電可靠性達到99.9999%.[1]

因此在完善重點實驗室、重點會議室雙電源或應急供電系統(tǒng)建設的同時，考慮配置移動式應急發(fā)電機，在發(fā)生設備或電纜故障造成意外停電時，可及時采用應急發(fā)電機快速恢復供電。為重要活動和會議場所配置UPS不間斷電源，利用應急發(fā)電機和UPS不間斷電源為重要活動和會議進行不間斷供電保障。

（四）加強對現(xiàn)有設備的維護保養(yǎng)。

建立全校供電設備定期維護保養(yǎng)制度，明確保養(yǎng)周期和保養(yǎng)內(nèi)容，做好設備定期檢修；加強日常設備巡視工作，明確設備巡視要求，開展配電設備常態(tài)化熱成像測溫；完善缺陷上報、備品備件采購、缺陷處理等流程，及時消除設備運行隱患。確保供電設備處在最佳的運行狀態(tài)。

（五）繼續(xù)完善應急保障體系。

根據(jù)重點保障場所的用電設備情況，繼續(xù)補充和完善每個場所、各種情況下的應急處理流程；定期對應急保障設備、線路、備品備件進行全面檢查；對應急保障人員進行業(yè)務培訓，提高其應急處理能力和技能；進行應急保障演練，檢驗應急處理流程的可行性和有效性，提高應急處理能力。[2]

六、總結(jié)

供電保障工作一方面要考慮日常情況下對設備的巡視、維護和檢修到位，確保設備運行在最佳狀態(tài)。另一方面要考慮在有突發(fā)情況時有經(jīng)驗豐富的應急保障人員、有可執(zhí)行的保障預案、有可利用的后備措施。從制度和設備兩個方面共同提高，從日常工作和突發(fā)情況全面考慮，是做好高校供電保障工作的必要前提。

[1]楊忠,蘆雨帆.大型重要活動保電研究[J].農(nóng)村電氣化,2020(10):23-25.

[2]喬鵬華.高校重要活動供電保障措施探討[J].高校后勤研究,2020,219(06):51-52.

（責任編輯：趙鵬程）